雙親型稠油水熱裂解降粘催化劑的合成及反應(yīng)機(jī)理研究.pdf

1、水熱裂解催化反應(yīng)帶來了稠油開采的新思路,尤其是開采特超稠油。該技術(shù)的關(guān)鍵是水熱裂解降粘催化劑的研制,目前的降粘催化劑普遍存在反應(yīng)溫度過高(大于240℃)、與稠油接觸不夠充分、催化活性低等問題,難以滿足現(xiàn)場的需要,所以研制適合地層較低溫度(小于等于200℃)且能與油充分接觸的降粘催化劑是該技術(shù)能否邁向大規(guī)?，F(xiàn)場實(shí)施的關(guān)鍵,解決該問題對于改善我國目前對能源的需求乃至世界稠油資源的開采具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文系統(tǒng)研究了勝利單家

2、寺油田特超稠油的物化性質(zhì),提出了影響特超稠油粘度高的主要因素。合成了微乳液納米鎳與磺酸鎳二種稠油水熱裂解降粘催化劑,并研究了合成工藝及其性能(抗鹽性及普適性)。應(yīng)用高溫高壓反應(yīng)釜及單向蒸汽驅(qū)模型系統(tǒng)研究了特超稠油熱裂解,特超稠油水熱裂解及降粘催化劑作用下特超稠油水熱裂解規(guī)律。通過氣相色譜儀、元素分析儀、分子量測定儀、紅外光譜儀、核磁共振波譜儀,結(jié)合化學(xué)分子模擬技術(shù)等手段對特超稠油水熱裂解催化降粘及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究結(jié)果表

3、明,微乳液納米鎳與磺酸鎳二種雙親型稠油水熱裂解降粘催化劑對勝利特超稠油均有較好的改質(zhì)降粘效果,且合成的二種降粘催化劑均有較好抗鹽性及普適性。高溫水對稠油水熱催化裂解降粘反應(yīng)有一定的催化作用,但催化降粘程度有限。合成的二種降粘催化劑能高效的促進(jìn)水熱裂解反應(yīng),同時(shí)抑制其過程中的聚合反應(yīng),使稠油的重質(zhì)組分向輕質(zhì)組分轉(zhuǎn)化。雙親降粘催化劑能充分與稠油的重質(zhì)組分接觸,攜帶的具有活性催化功能的粒子或基團(tuán)協(xié)同高溫水作用于分子中的C-S、C-N、C-O、

4、C-C及C=S、C=O、C=N、S=O等鍵,使其發(fā)生系列鏈的斷裂、加氫、開環(huán)、成環(huán)、脫硫、脫氮等反應(yīng),反應(yīng)后稠油瀝青質(zhì)與膠質(zhì)分子的表面積、體積、疏水性、折射率、極性參數(shù)減小,分子間范德華力、色散力、氫鍵作用力等減弱,體系變得更加分散,稠油粘度大幅度降低,品質(zhì)得到一定程度的改善。在此基礎(chǔ)上,全面探討了稠油水熱催化裂解降粘機(jī)理：①高溫水裂解作用機(jī)理；②加氫作用機(jī)理；③瀝青質(zhì)裂解作用機(jī)理；④輕烴溶解作用機(jī)理；⑤分子間作用力降低機(jī)理；⑥催化劑作